光刻膠：半導體關鍵材料，產業格局全梳理

光刻膠是精細化工行業技術壁壘最高的材料，被譽為電子化學品產業“皇冠上的明珠”。

光刻膠在芯片製造材料成本中的占比高達12%，是繼大硅片、電子氣體之後第三大IC製造材料，是半導體產業關鍵材料。

得益於技術節點不斷進步以及存儲器層數的增加，半導體光刻膠需求持續增長。

TECHCET預計2022年全球半導體光刻膠市場規模同比增長7.5%達到近23億美金。2021年至2026年，半導體光刻膠市場年複合增長率預計為5.9%，其中增速最快的產品是EUV和KrF光刻膠。

半導體光刻膠分產品市場規模（百萬美金）：

資料來源：TECHCET

01

光刻工藝概覽

在大規模集成電路的製造過程中，光刻和刻蝕技術是精細線路圖形加工中最重要的工藝，決定著芯片的最小特征尺寸。

光刻工藝是一種多步驟的圖形轉移工藝，大部分工藝都包含十多個步驟，除去塗膠、曝光和顯影三個關鍵步驟外，光刻工藝還包括清洗硅片、預烘和打底膠、對準、曝光後烘烤、堅膜、刻蝕、離子註入、去除光刻膠等步驟。

在光刻工藝中，掩膜版上的圖形被投影在光刻膠上，激發光化學反應，再經過烘烤和顯影后形成光刻膠圖形，而光刻膠圖形作為阻擋層，用於實現選擇性的刻蝕或離子註入。

集成電路光刻和刻蝕工藝流程：

資料來源：晶瑞電材

02

光刻膠行業概覽

光刻膠又稱光致抗蝕劑，是一種感光材料，在光的照射下發生溶解度的變化，可以通過曝光、顯影及刻蝕等一系列步驟將掩膜板上的圖形轉移到基片上。

摩爾定律推動光刻膠技術加速迭代，隨著科學技術不斷發展、產品不斷迭代，半導體中晶體管的密度與其性能每18至24個月翻1倍。

光刻膠經歷了紫外寬譜（300~450nm）、G線（436nm）、I線（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）、EUV（13.5nm）等一系列技術平臺，從技術上經歷了環化橡膠體系、酚醛樹脂-重氮萘醌體系及化學放大體系。

在設備、工藝與材料的共同作用下，分辨率從幾十微米發展到了現在的10nm。

根據下游應用領域，光刻膠可分為半導體光刻膠、PCB光刻膠、LCD光刻膠及其他。

目前，已經實現國產替代的主要是中低端PCB光刻膠。

受益於顯示面板、半導體產業東移和國內企業技術突破，LCD和半導體光刻膠已形成一定的國產替代基礎，未來發展空間廣闊。

03

光刻膠產業鏈

光刻膠產業鏈比較長，從上游的基礎化工行業、一直到下游電子產品消費終端，環環相扣。

由於上游產品質量對最終產品性能影響重大，常採用認證採購的模式，上游供應商和下游採購商通常會形成比較穩固的合作模式。

光刻膠產業鏈上游

生產光刻膠的原料包括光引發劑（光增感劑、光致產酸劑幫助其更好發揮作用）、樹脂、溶劑和其他添加劑等，我國由於資金和技術的差距，如感光劑、樹脂等被外企壟斷，所以光刻膠自給能力不足。

從光刻膠成本占比來看，樹脂占比最大約50%，其次是添加劑占比約35%，剩餘成本合計占比約15%。

樹脂

隨著光刻技術的發展，光刻膠不斷更新換代，從早期的聚乙烯醇肉桂酸酯、環化橡膠-疊氮化合物紫外負性光刻膠，發展到G 線(436nm)和I 線(365nm)酚醛樹脂-重氮萘醌類紫外正性光刻膠，再到KrF(248nm）和ArF（193nm)化學增幅型光刻膠、再到真空紫外(157nm)，極紫外(13. 5nm)、電子束等下一代光刻技術用光刻膠。

正性光刻膠可分為非化學放大型與化學放大型光刻膠兩大類，其中非化學放大型光刻膠主要以重氮萘醌（DNQ）-酚醛樹脂（Novolac）光刻膠為主，並主要應用於g線和i線光刻工藝中。

全球光刻膠樹脂供應商主要有住友電木、日本曹達及美國陶氏等，我國光刻膠企業使用的樹脂90%以上依賴進口。高純光刻膠樹脂單體是中國光刻膠實現國產替代的核心壁壘之一。

由於中低端市場行業壁壘較低，酚醛樹脂行業集中度不高，我國產能10萬噸以上企業僅5家，其中，樹脂龍頭聖泉新材料占比23%。

光引發劑

光引發劑發生光化學反應的產物可以改變樹脂在顯影液中的溶解度，幫助完成光刻過程。

一般光引發劑的使用量在光固化材料中占比為3%-5%，但由於光引發劑價格相對昂貴，其成本一般占到光固化產品整體成本的10%-15%。

光引發劑行業存在一定技術壁壘，行業格局向頭部企業集中，整體市場形成寡頭壟斷格局。

目前在國際市場光引發劑企業基本形成了以巴斯夫、意大利Lamberti、IGM Resins 等大型跨國企業為主的寡頭局面。

隨著Lamberti 被IGM Resins 兼併，優勢趨勢日益增強，這些企業擁有較強的技術實力、產品創新研發和應用研發實力。

近年來產業鏈出現向中國轉移趨勢，一方面中國目前已經成為光引發劑終端應用市場如手機、家電、電路板等行業的最大應用市場，另一方面關鍵產品的化合物專利到期，中國生產工藝技術水平的迅速提高，海外光引發劑產能未能有效擴大，國內光引發劑產業開始蓬勃發展。

在國內，光引發劑生產企業從最初幾百家，經過十多年充分市場競爭後，集中趨勢日益明顯。

目前行業內主要企業包括久日新材、揚帆新材、強力新材、固潤科技等、北京英力（已被IGM Resins 收購）等。

光引發劑生產過程污染較大，隨著國家環保監管要求加強，中小產能已陸續退出，而新增產能建設周期較長，導致國內光引發劑供給不足，未來行業新增產能將主要集中於龍頭企業，行業集中度仍將持續提高。

全球光引發劑廠商及重點產品：

資料來源：廣發證券

上游材料廠商中，容大感光光刻膠產品主要包括紫外線正膠、紫外線負膠兩大類產品以及稀釋劑、顯影液、剝離液等配套化學品，主要應用於平板顯示、發光二極管及集成電路等領域。

同益股份主要是從韓國引進丙烯酸樹脂、KISCO 光引發劑、DKC 光敏劑以及色漿等產品，主要應用於 LCD-TFT 正性光刻膠等中高端市場，公司不進行光刻膠生產製造，不具備光刻膠自主生產能力。

強力新材主要從事電子材料領域各類光刻膠專用電子化學品（分為光引發劑、樹脂）的研發、生產和銷售及相關貿易業務。

04

光刻膠市場格局

全球光刻膠市場主要被JSR、東京應化、杜邦、信越化學、住友及富士膠片等製造商所壟斷，尤其是在半導體光刻膠的高端的KrF和ArF領域，市場集中度更高。

前六大廠商中除了杜邦為美國廠商之外，其他均為日本廠商。

當前背景下，先進節點技術開發速度略有放緩，國內半導體產業發展，國產化需求為中國企業帶來發展機遇。

在較為低端的g/i線光刻膠領域，CR4為74%，但在KrF光刻膠領域的CR4為85%，ArF光刻膠領域的CR4為83%，兩者均超過83%以上。

中國公司除少數公司覆蓋g/i光刻膠外，在更高的光刻膠領域基本都處於客戶驗證甚至只是研發階段，任重而道遠。

當前國內光刻膠企業多分佈在技術難度較低的PCB光刻膠領域，占比超9成，而技術難度最大的半導體光刻膠市場，國內僅有彤程新材（北京科華）、華懋科技（徐州博康）、南大光電、晶瑞電材和上海新陽等少數幾家。

彤程新材全資子公司彤程電子受讓北京科華微電子33.70%的股權。北京科華微電子成立於2004年8月，是國內唯一擁有荷蘭ASML曝光機的光刻膠公司，是集光刻膠研發、生產、檢測、銷售於一體的中外合資企業，也是國內唯一一家擁有高檔光刻膠自主研發及生產實力的國家級高新技術企業。

南大光電自主研發的ArF光刻膠產品成功通過客戶的使用認證，成為通過產品驗證的第一隻國產ArF光刻膠。

上海新陽投資設立的控股子公司上海芯刻微材料技術有限責任公司進行193nm（ArF）乾法光刻膠研發及產業化項目。

產業鏈上下游佈局相關公司還包括雅克科技、永太科技、江化微、芯源微、七彩化學、萬潤股份、世名科技、華特氣體、新萊應材、盛劍環境、廣信材料、八億時空、晶瑞電材、飛凱材料等。

隨著國外大廠斷供造成國內光刻膠供需短缺持續緊張，以及半導體供應鏈安全問題日益嚴重，光刻膠的國產替代的窗口逐步打開。國產光刻膠有望從0到1實現技術突破，逐步導入供應鏈，國內大廠有望抓住國產替代窗口進入上升的拐點。